Krzemowe detektory paskowe z Instytutu Technologii Elektronowej w Warszawie odegrały istotną rolę w odkryciu sztucznie wytworzonych atomów pierwiastka o liczbie atomowej 117. Sukces jest dziełem 72 naukowców z 11 krajów, pracujących w laboratoriach Instytutu Badań Ciężkich Jonów w Darmstadt. Pisze o nim w najnowszym numerze prestiżowe czasopismo naukowe „Physical Review Letters”.

Wnętrze akceleratora liniowego, przyspieszającego jony wapniaWnętrze akceleratora liniowego, przyspieszającego jony wapnia

Pierwsze informacje o wytworzeniu i zaobserwowaniu pierwiastka 117 pojawiły się w 2010 roku jako efekt międzynarodowego eksperymentu zrealizowanego w rosyjskim Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej. Zgodnie z powszechnie przyjętą praktyką naukową, doniesienia te wymagały niezależnego potwierdzenia. Udało się je uzyskać dopiero teraz.


Ze względu na krótki czas życia, pierwiastek 117 nie występuje w naturze i musi być wytwarzany sztucznie. Kluczową rolę w jego produkcji odgrywa tarcza wykonana z wysokiej czystości izotopu berkelu Bk-249. Ten radioaktywny metal ma okres połowicznego rozpadu zaledwie 330 dni. Materiał na tarczę dostarczyło amerykańskie laboratorium Oak Ridge National Laboratory (ORNL), które przez półtora roku wyprodukowało 13 miligramów berkelu.

W ośrodku w Darmstadt wykonaną z berkelu tarczę ostrzeliwano ciężkimi jonami wapnia. Z ogromnych kaskad powstających cząstek jądrowych wyłapywano następnie pojedyncze atomy pierwiastka 117 i obserwowano produkty ich rozpadu.

Istotne znaczenie dla powodzenia tego eksperymentu naukowego miały parametry użytych detektorów cząstek. Krzemowe detektory naładowanych cząstek, zostały opracowane i wytworzone w Instytucie Technologii Elektronowej we współpracy z Institut für Radiochemie z Technische Universität München oraz GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH.

Blok detektora płaszczyzny ogniskowej FPDB (Focal Plane Detector Box) tworzą trzy różne konfiguracje detektorów wykonanych w ITE: główny detektor (tzw. stop detektor), detektory rejestrujące cząstki odbite od głównego detektora oraz kolejny detektor rejestrujący lekkie jony, które przedostały się przez główny detektor.

Tarcza zbudowana w Mainz University, zawierająca izotop berkelu Bk-249Tarcza zbudowana w Mainz University, zawierająca izotop berkelu Bk-249 /GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research


W bloku FPDB atomy pierwiastka 117 w rozpadach alfa przekształcały się w lżejsze pierwiastki o liczbach atomowych od 103 do 115, wśród których wykryto między innymi nowy izotop Lr-266 lorensa, pierwiastka o liczbie atomowej 103. Dokładna rejestracja powstających cząstek alfa umożliwiła rekonstrukcję łańcuchów rozpadu i identyfikację ich źródła. Okazały się nim atomy pierwiastka 117.

Warszawskie przyrządy półprzewodnikowe do detekcji cząstek alfa, beta oraz protonów są całkowicie autorskim, chronionym patentami rozwiązaniem naukowców i inżynierów z ITE. Przyrządy te zyskały uznanie na całym świecie, są stosowane w najważniejszych światowych ośrodkach badań nad ciężkimi pierwiastkami, zwanymi transaktynowcami. Pomogły między innymi w odkryciu ciężkich jąder atomowych, w tym izotopu 283 pierwiastka 112 (copernicium, Cn) w Dubnej oraz izotopów 270, 271 i 277 pierwiastka 108 (has, Hs) w Darmstadt. W 2009 roku w Darmstadt zarejestrowano dzięki nim rekordową w jednym eksperymencie liczbę trzynastu jąder izotopów 288 i 289 pierwiastka 114 (flerovium, Fl).

Wyniki eksperymentów otrzymanych przy użyciu detektorów ITE zostały opisane w kilkunastu licznie cytowanych publikacjach w renomowanych czasopismach naukowych. Miały wpływ na podjęcie przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej oraz Międzynarodową Unię Fizyki Czystej i Stosowanej decyzji o uznaniu za istniejące i wpisaniu do układu okresowego pierwiastków 112 i 114.

Na razie nie ma jeszcze oficjalnej propozycji nazwy nowego pierwiastka. Dopiero po potwierdzeniu najnowszych wyników i porównaniu ich z poprzednimi zapadnie decyzja, czy można uznać odkrycie tego pierwiastka bez dalszych eksperymentów. Jeśli tak się stanie, odkrywcy będą mogli oficjalnie zaproponować nazwę.

Na podstawie informacji prasowej Instytutu Technologii Elektronowej w Warszawie.

Źródło: rmf24.pl

Polecane: